## EFEK PATAHAN WATUKOSEK PADA GEOMORFOLOGI KALI PORONG DENGAN METODE TAHANAN JENIS 2-D
Alif Prabawa Arwananda 1) , Wien Lestari 1) , Juan PGN Rochman 1) , Alwi Husein 2)
1) Jurusan Teknik Geofisika, FTSP, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
2) Badan Penanggulangan Lumpur Sidoarjo (BPLS) e-mail : alifp.arwananda94@gmail.com
Abstrak. Salah satu penyebab munculnya semburan lumpur Sidoarjo yang masih diperdebatkan hingga saat  ini  yaitu  mengenai  reaktivasi  patahan  watukosek.  Studi  yang  telah  dilakukan  sebelumnya menunjukkan  adanya  manifestasi  di  permukaan  akibat  patahan  Watukosek,  contohnya  pembelokan geomorfologi Kali Porong. Penelitian dengan menggunakan metode tahanan jenis 2-D dilakukan untuk memetakan patahan yang berada di daerah Kali  Porong. Lintasan yang digunakan memiliki  bentangan 400m  hingga  1100m  dengan  arah  Barat  –  Timur.  Total  panjang  bentangan  mencapai  ±3,210m  dari  4 lintasan dan kedalaman maksimum hingga ±200m. Data pengukuran di inversi menggunakan RES2DINV dan dipetakan dengan menggunakan ZondRes2D.
Kata Kunci : patahan Watukosek; geomorfologi; Kali Porong; metode tahanan jenis
Abstract. Watukosek fault reactivation is one of a cause of the Sidoarjo mud volcano which still debated until today. Studies that has been done previously showed their surface manifestation due to Watukosek fault, for example the deflection of Porong River geomorphology. 2-D resistivity method is used to map near-surface fault around Porong River. Line of measurement used have a range between 400m to 1100m with  West  –  East  direction.  The  total  length  of  4  line  is  ±3,210m  with  maximum  depth  until  ±200m. Measurement data is inversed by using RES2DINV and mapped by using ZondRes2D.
Keywords: Watukosek fault; geomorphology; Porong River; resistivity method

## PENDAHULUAN
Luapan  lumpur  di  daerah  Porong,  Sidoarjo yang sekarang dikenal masyarakat dengan sebutan lumpur  Sidoarjo  (LuSi)  memunculkan  banyak asumsi  mengenai  penyebab  keluarnya  lumpur tersebut.  Salah  satu  asumsi  penyebab  terjadinya semburan  lumpur  Sidoarjo  yaitu  akibat  adanya reaktivasi  patahan  Watukosek  yang  dipicu  oleh gempa  Yogyakarta  tanggal  27  Mei  2006  dengan jarak  epicenter  ±250km  dari  pusat  semburan lumpur  (Mazzini  dkk,  2007;  Mazzini  dkk,  2009; Istadi dkk, 2008).
Keberadaan patahan Watukosek sendiri masih diragukan  dikalangan  peneliti  karena,  sebelum munculnya  bencana  lumpur  Sidoarjo  patahan Watukosek tidak ada dalam  peta geologi (Widodo, 2016).  Sedangkan,  bukti  penguat  adanya  patahan Watukosek  yang  memanjang  mulai  dari  Gunung Penanggungan  hingga  Pulau  Madura  menurut Mazzini  (2009)  dan  Abidin  (2008)  yaitu,  adanya pembelokan  pada  jalur  Kali  Porong,  dan  orientasi arah patahan pada area pusat semburan.
Penelitian  lebih  lanjut  dilakukan  untuk menelusuri  kondisi  bawah  permukaan  pada  area yang  diduga  memiliki  pengaruh  pada  bentuk geomorfologi  Kali  Porong  dengan  menggunakan metode tahanan jenis.
Kelebihan metode tahanan jenis dibandingkan metode  geofisika  lainnya  yaitu,  tidak  merusak kondisi  permukaan,  tingkat  penetrasi  arus  listrik yang  konsisten  sesuai  konfigurasinya,  memiliki banyak  konfigurasi  untuk  disesuaikan  dengan targetnya  (Herman,  2001),  dan  memiliki  respons yang  tinggi  terhadap  perubahan  resistivitas  antar lapisan  (Sehah  dkk,  2011)  sehingga  metode tahanan  jenis  dapat  digunakan  untuk  memetakan kondisi geologis di daerah penelitian.
Penggunaan  metode  tahanan  jenis  memiliki parameter kontrol tersendiri dibandingkan metode geofisika  lainnya,  yaitu  kedalaman  penetrasi  arus listrik dan nilai tegangan yang terukur/resolusi data (Bernard,  2003).  Kedua  parameter controlling tersebut  dibatasi  oleh  konfigurasi  yang  digunakan dalam akuisisi tahanan jenis, sehingga penggunaan
konfigurasi  juga  menentukan  target  objek  yang akan  dicari.  Sehubungan  dengan  topik  penelitian yang  ditentukan,  yaitu  untuk  menentukan  kondisi bawah permukaan maka konfigurasi yang digunakan haruslah memiliki penetrasi yang dalam.

## TINJAUAN PUSTAKA Fisiografi Regional
Van  Bemmelen  (1949)  mengelompokkan  Jawa Timur  menjadi  empat  zona  yaitu,  zona  Rembang, zona  Kendeng,  zona  Solo,  dan  zona  Pegunungan Selatan.  Zona  Rembang  merupakan  zona  yang terdiri  atas  endapan  laut  dangkal,  sedimen  klastik, dan  batuan  karbonat  (Buranda,  1999).  Zona  ini merupakan  punggungan  terlipat  dan  membentuk antiklinorium memanjang arah Barat – Timur mulai dari Purwodadi, Jawa Tengah dan berakhir di pulau Madura.  Sama  seperti  Zona  Rembang,  Zona Kendeng juga merupakan antiklinorium memanjang mulai  dari  Barat  hingga  Timur  (Susilohadi,  1995). Zona  ini  terbentuk  dari  volkanogenik  dan  sedimen plagik.  Lokasi  penelitian  kali  porong  terdapat  pada Zona Kendeng Timur.
Gambar 1. Fisiografi Jawa Timur yang Dideskripsikan oleh van Bemmelen (Susilohadi, 1995).

## Metode Tahanan Jenis
Pengambilan  data  dengan  metode  geofisika tahanan  jenis  memanfaatkan  sifat  tahanan  jenis yang  dimiliki  oleh  mineral  atau  fluida  yang terkandung  dalam  suatu  batuan  atau  lapisan. Pengambilan  data  tahanan  jenis  dimulai  dengan mengalirkan  arus  listrik  langsung  (DC)  ke  bawah
permukaan tanah melalui elektroda yang digunakan dalam suatu ruang berbentuk setengah bola. Prinsip dasar  metode  ini  adalah  mengalirkan  arus  listrik searah  atau  bolak-balik  dengan  frekuensi  rendah kedalam  bumi  (Kuswanto,  2010).  Hasil  pengukuran tahanan  jenis  merupakan  nilai  tahanan  jenis “semu”,  dimana  nilai  tahanan  jenis  tersebut memiliki  asumsi  bahwa  kondisi  di  bawah permukaan  bersifat  homogen,  sehingga  akan memberikan  nilai  tahanan  jenis  yang  sama  dengan syarat  konfigurasi  elektroda  yang  digunakan  juga sama.
Menurut Loke (1999) ada empat hal yang harus dipertimbangkan  dalam  menentukan  konfigurasi elektroda  yang  digunakan  yaitu,  sensitivitas perubahan  tahanan  jenis  secara  vertikal  dan horizontal,  target  kedalaman,  cakupan  data pengukuran horizontal, dan terakhir yaitu kekuatan sinyal (resolusi data).
Gambar 2.  Penampang Sensitivitas dengan Menggunakan Konfigurasi Wenner-Schlumberger (Loke, 1999).
Berdasarkan  prinsip  dasar  tahanan  jenis  yang menggunakan  Hukum  Ohm,  persamaan  untuk hambatan jenis yaitu:
(1)
dengan:
V   melambangkan tegangan; I    melambangkan arus; R   melambangkan hambatan.
Hanya saja, yang diukur kali ini bukannya hambatan, melainkan  tahanan  jenis  sehingga  nilai  yang  diukur harus diganti menjadi tahanan jenis semu menjadi:
(2)
Pada  metode  geolistrik,  pengukuran  potensial dilakukan  dengan  dua  buah  elektroda  potensial (Finarani,  2013).  Sehingga  besar  tegangan  yang terukur menjadi:
) (3)
dengan,
(4)
Sehingga,  didapat  persamaan  tahanan  jenis  semu menjadi:
(5)
Inversi Least Square Inti  dari  metode least-square ini  yaitu memberikan  model dengan  nilai  perhitungan  (atau error ) terkecil, memiliki persamaan:

## (6)
Metode inversi ditujukan untuk merekonstruksi model  dari  data  observasi/pengukuran,  atau bagaimana  merubah  data  untuk  menghasilkan suatu  model.  Inversi  dapat  digunakan  untuk mengestimasi  kualitas  dari  parameter  model  yang akan  didapat,  jenis  parameter  model,  atau  data yang  paling  baik  dalam  pembuatan  model  (tanpa gangguan/ noise ).
Selain  meminimalisir  perbedaan  antara  nilai tahanan  jenis,  metode  inversi  juga  mengurangi parameter  lainnya  sehingga  model  yang  dihasilkan sesuai  dengan  kondisi  sesungguhnya.  Untuk menemukan model yang sesuai dengan kondisi
geologi  yang  ada,  secara  default  RES2DINV menggunakan proses inversi smoothness- constrained (deGroot-Hedlin  dan  Constable,  1990) yang memiliki persamaan:
(7)
dimana:
F  melambangkan matrix untuk smoothing ; J   melambangkan matrix Jacobian; r  melambangkan vector logaritma dari model nilai tahanan jenis;
μ  melambangkan faktor peredaman (damping); d  melambangkan vector gangguan; g  melambangkan vector perbedaan.

## METODOLOGI PENELITIAN
Lokasi  penelitian  Tugas  Akhir  ini  berada  di daerah  Selatan  semburan  gunung  lumpur  yang ditandai  dengan  garis  merah  (Gambar  3).  Lintasan memanjang  dari  Barat  menuju  Timur  mengikuti aliran Kali Porong.
Setelah  pengukuran  dilakukan  di  4  lintasan, proses  inversi  dilakukan  menggunakan  RES2DINV dengan  menggunakan  parameter  inversi  sebagai berikut.
Gambar 3. Desain Lintasan Pengukuran.

## Tabel 1. ParameterIinversi yang Digunakan di RES2DINV Selama Proses Pengolahan Data.
Parameter Inversi Nilai Use model refinement Cells with width of half the unit spacing Optimise damping factor Yes Vertical/Horizontal flatness ratio 1.0 Include smoothing Yes Select robust inversion Robust (0.05) Percentage change for line search 0.1% Number of iteration 20 Type of mesh for forward modelling Finest mesh; 4 nodes Choose convergence limit 0.1

## HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Patahan
Dari  inversi  4  data  pengukuran  didapat penampang  dengan  kedalaman  hingga  ±200m dengan error antara 1.14% - 3.4%.
Anomali pada  lintasan  TG4  yang berada di kedalaman 55m – 150m pada jarak pengukuran 560m–590m memiliki kecendrungan membentuk  patahan normal  fault dengan penurunan  ke  arah  Timur,  selain  itu  tren patahan  tersebut  terlihat  terdorong  ke  arah Barat  yang  memotong  lapisan  air  tanah  (kotak hitam Gambar 9).
Penampang  TG1,  dan  TG3  tidak  memiliki anomali patahan walaupun lintasan
pengukuran  memotong  dengan  arah  dugaan patahan  Watukosek.  Penampang  TG2  tidak memiliki  anomali  patahan  walaupun  lintasan pengukuran  tersebut  berada  di  Selatan semburan lumpur Sidoarjo (TG2).

## Efek Patahan Terhadap Geomorfologi Kali Porong
Tren patahan pada TG4 yang terdorong ke arah Barat  pada  jarak  720m  –  790m  yang  memotong lapisan air tanah diduga sebagai adanya pergeseran lapisan  ke  arah  Barat  yang  mengikuti  dorongan geomorfologi  Kali  Porong.  Selain  itu,  lintasan tersebut  memiliki  indikasi  adanya  perluasan ketebalan  muka  air  (resistivitas  rendah)  pada  jarak 500m  –  90m  dengan  kedalaman  awal  52.3m menjadi  73.8m  di  bawah  permukaan,  hanya  saja lintasan pengukuran tidak menangkap kemenerusan dari perluasan ketebalan muka air tersebut. Patahan Watukosek  yang  teridentifikasi  pada  lintasan  TG4 searah dengan pembelokan Kali Porong.
Gambar 4. Diagram Alir Proses Pengerjaan Penelitian.
Gambar 5. Patahan yang Teridentifikasi (Garis Hitam).

## PENUTUP Kesimpulan
Kesimpulan  yang  didapat  dari  penelitian  ini adalah  Lintasan  TG4  yang  terdekat  dengan  Kali Porong  mengindikasikan  adanya  patahan  yang melintasi  daerah  tersebut  dan  terdorongnya patahan  ke  arah  Barat  yang  sama  dengan geomorfologi Kali Porong.

## Saran
Saran  yang  dapat  diberikan  berdasarkan  hasil dan  kesimpulan  untuk  membangun  hipotesa- hipotesa selanjutnya adalah:
1. Perlunya diadakan survey metode geofisika yang memotong Kali Porong yang membelok.
2. Penambahan  lintasan  survey  tahanan  jenis  di sekitar lintasan TG4 dan TG3.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Pak Alwi  Husein  sebagai  pembimbing  dari  Badan Penanggulangan  Lumpur  Sidoarjo  (BPLS)  untuk pengarahannya  selama  proses  penelitian  hingga penulisan artikel.

## DAFTAR PUSTAKA
Abidin, H. Z., Davies, R. J., Kusuma, M. A., Andreas, H., & Deguchi,  T.,  2008.  Subsidence  and  Uplift  of  Sidoarjo (East  Java)  due  to  The  Eruption  of  The  Lusi  Mud Volcano  (2006-Present). Environmental  Geology ,  hh. 833-844.
Bernard, J., 2016, February 24). Heritage Geophysics Inc.
Retrieved
from HeritageGeophysics.com: http://www.heritagegeophysics.com/papers/Depth_
of_investigation.pdf
Buranda.,  1990. Geologi  Indonesia. Malang:  Universitas
Negeri Malang.
Herman, R., 2001. Introduction to Electrical Resistivity in
Geophysics. American  Association  of  Physics Teachers , hh. 943-952.
Istadi,  B.  P.,  Kadar,  A.,  &  Sawolo,  N.,  2008.  Analysis  & Recent  Study  Results  on  East  Java  Mud  Volcano. Subsurface sediment remobilization and fluid flow in sedimentary basins, hh. 53-55. The Petroleum Group.
Loke,  M.,  1999. Electrical  Imaging  Surveys  for Environmental and Engineering Studies. Penang.
Mazzini, A., Nermoen, A., Krotkiewski, M., Podladchikova,  Y.,  Planke,  S.,  &  Svensen,  H.,  2009. Strike-Slip  Faulting  as  A  Trigger  Mechanism  for Overpressure Release
Through Piercement
Structures.  Implications  for  The  Lusi  Mud  Volcano, Indonesia. Marine  and  Petroleum  Geology  26 ,  hh. 1751-1765.
Mazzini,  A.,  Svensen,  H.,  Akhmanov,  G.,  Aloisi,  G., Planke,  S.,  Malthe-Sorenssen,  A.,  &  Istadi,  B.,  2007. Triggering  and  Dynamic  Evolution  of  The  LUSI  Mud Volcano,  Indonesia. Earth  and  Planetary  Science Letters 261 , hh. 375-388.
Sehah, & Sugito., 2011. Pencitraan Resistivitas 2D Bawah Permukaan  Tanaman  Jait  (Tectona  Grandis  Sp.) Menggunakan  Konfigurasi  Wenner  (Studi  Kasus: Lahan  Tanaman  Jait  Di  Belakang  Gedung  MIPA UNSOED). Berkala Fisika Vol. 14 , hh. 1-10.
Widodo,  A.,  2016,  February  15.  Benarkah  Ada  Patahan Watukosek  di  Bawah  Porong?  (suara  surabaya.net, Interviewer).
-------------------

## LAMPIRAN
Gambar 6. Penampang 2-D lintasan TG.1
Gambar 7. Penampang 2-D lintasan TG2.
Gambar 8.  Penampang 2-D lintasan TG3.
Gambar 9.  Penampang 2-D lintasan TG4.